CN101483227B - 电池模块 - Google Patents

Abstract

提供一种确保安全性，并且能够小型化的电池模块。电池模块(100)具有连接着八个单体电池(111)的电池组(110)、内包了连接在单体电池间的母线的母线板(120)、和覆盖母线板(120)的端盖(130)，通过使用端盖(130)被搭载和固定在车辆或电源装置上。将覆盖已内包了母线的母线板(120)并相对于高电压作为保护罩发挥功能的端盖(130)、和将电池模块固定在车辆或电源装置上的法兰部做成一体部件。

Description

电池模块

技术领域

本发明涉及电池模块，特别是涉及具有连接着多个单体电池的电池组的电池模块。 

背景技术

一般地，为了得到高输出，电源装置是通过将多个单体电池连结作为电池模块，进而与需要相应地将多个电池模块组合而构成的。例如，在车辆用的电源装置中，采用了将多个电池模块组合安装到车辆上的方式。 

作为这样的例子，已公开了将连结了多个单体电池的电池模块安装在已内包了通电用的母线的端板上，将端板安装在保持器壳体上，进而将保持器壳体固定在外装壳体上，将外装壳体向车辆固定的技术(例如，参照专利文献1)。 

另一方面，作为构成电池模块的单体电池，例如使用了锂离子二次电池。锂离子二次电池若达到过充电等电池异常状态，则从活性物质、电解液等发电要素产生气体。在为密闭型的情况下，若产生气体，则单体电池的内部压力上升。因为若内部压力持续上升，则最终会达到破裂，所以，采用了如下的构造：设有排出气体的气体排出机构，若达到规定的内部压力，则气体排出机构动作，将产生的气体排出。因为由发电要素产生的气体压力上升，成为高温，所以，就这样地从电池模块排出是不理想的。因此，需要用于安全地向车辆外部排出的机构。 

作为这样的例子，已公开了通过做成将单体电池收容在壳体，单体电池的气体开口部和向壳体外排出的贯通口不相对的配置，来扩散气体，降低温度和压力的技术(例如，参照专利文献2)。 

专利文献1：日本特开平10-270095号公报

专利文献2：日本特开2005-322434号公报 

发明内容

但是，在上述专利文献1的构造中，还需要在作为将单体电池和母线连接的部分的电池端子部上设置罩，将其覆盖，对相对于高电压的作业者进行保护。因此，电池模块的构成部件增多，导致成本高、重量增加。另外，因为在电池模块向车辆的固定中使用了兼具冷却空间和强度的保持器壳体，所以，若以作为电源装置的输出增加为目标，欲增加电池模块的数量，则成本、重量进一步增加。 

另外，在专利文献2的构造中，因为若谋求收容单体电池的壳体的小型化，则将从单体电池排出的气体扩散的空间减小，所以，需要壳体具有相对于高温高压的气体的承受性能。因此，为了确保安全性，对于壳体的材质需要具有强度、耐热性能，导致成本增加。 

本发明借鉴上述情况，以提供一种确保安全性，并且能够小型化的电池模块为课题。 

为了解决上述课题，本发明的电池模块具有连接着多个单体电池的电池组，其特征在于，具有内包着连接在上述单体电池间的母线的母线板和覆盖该母线板的端盖，使用上述端盖进行固定。 

在本发明中，因为能够将覆盖已内包了连接在单体电池间的母线的母线板并相对于高电压作为保护罩发挥功能的端盖和用于固定电池模块的固定部做成一体部件，所以能够维持安全性，同时，降低构成部件数量。 

在本发明中，最好是端盖以经母线板夹着单体电池的方式被配设在单体电池的两侧端部上。另外，也可以是单体电池在安装了母线的面上具有气体排出机构，母线以及母线板在与气体排出机构相向的面上形成气体排出用的贯通孔。进而，更好的是端盖是金属制或者树脂制的。也可以是母线板在贯通孔的周边设有凸部或凹部。另外， 最好是端盖形成有相对于母线板向外侧突出的鼓起部。进而最好是在母线板和单体电池之间以及母线板和端盖之间配置了防止气体泄漏用的密封部件。 

也可以是母线板具有将从单体电池排出的气体引导到外部的气体引导部件。进而，最好是具有用于使气体引导部件间连通，将从单体电池排出的气体排出到电池模块外的排出部件。另外，更好的是在母线板和端盖之间形成了由两者划定的空间，在电池异常时，从单体电池排出的气体与端盖碰撞，经此空间被气体引导部件引导。对于它们的作用效果，是在用于实施发明的具体实施方式中进行详细阐述。 

发明效果

根据本发明，因为能够将覆盖已内包了连接在单体电池间的母线的母线板并相对于高电压作为保护罩发挥功能的端盖和用于固定电池模块的固定部做成一体部件，所以能够得到在维持安全性的同时减少构成部件数量的效果。 

附图说明

图1是能够适用本发明的实施方式的电池模块的外观立体图。 

图2是实施方式的电池模块的分解立体图。

图3是模式地表示构成电池组的单体电池的剖视图。图4是构成电池模块的母线板的分解立体图。

图5是构成母线板的树脂板的端盖安装侧的立体图。

图6是树脂板的单体电池安装侧的立体图。

图7是安装端盖密封部件前的母线板的局部剖立体图。

图8是构成电池模块的端盖的立体图。

图9是模式地表示电池异常时，从气体排出机构排出的气体的行进方向的电池模块的局部剖视图。

符号说明 

100：电池模块110：电池组111：单体电池115：气体排出机构120：母线板121：母线121b：贯通孔122a：贯通孔122c：凹凸槽(凸部或凹部)122j：引导部件(气体引导部件)123：端盖密封部件(密封部件的一部分)124：单体电池密封部件(密封部件的一部分)130：端盖130c：鼓起部140：气体排出管(排出部件)150：气体积存空间(空间) 

具体实施方式

下面，参照附图，对将本发明适用于搭载在车辆上的电池模块的实施方式进行说明。 

(构成)如图1以及图2所示，本实施方式的电池模块100，若大体划分，则是由多个单体电池构成的电池组110、内包着连接在构成电池组110的单体电池间的母线的母线板120、固定在母线板120上并安装(固定)在车辆上的端盖130、以及气体排出管140构成的。 

电池组110是通过将多个(在本实施方式中为八个)单体电池极性不同的端子部交替并列设置构成的，这些单体电池由母线串联连接着。单体电池，例如可以使用以作为电动车、混合式车、燃料 电池机动车的电源使用的锰酸锂等为主要构成材料的圆柱状锂二次电池。 

如图3所示，单体电池111，在本实施方式中，是将经隔离板卷绕了正极以及负极的发电要素112收容在电池壳体(电池罐)113内，负极与电池壳体113连接，正极与将电池壳体113封闭而成为盖的电池端子部114连接着的。发电要素112被浸入在未图示的电解液中。电池端子部114经绝缘体(垫片)116，铆接固定在电池壳体113上。另外，在电池壳体113的底部113a以及电池端子部114的底部，设置了在电池异常时开裂，将气体排出到电池外的气体排出机构115。单体电池111的长度方向一端的电池端子部114侧具有正极的极性，另一端的电池壳体113的底部113a侧具有负极的极性，这两极部是露出的。另外，单体电池111的侧周面由热伸缩性的收缩管(未图示)覆盖着。 

如图4所示，母线板120由电固定连接在单体电池111间的四个母线121、内包(收容)母线121的树脂板122、大致矩形框状的端盖密封部件123、环状的八个单体电池密封部件124构成。 

母线121，例如由铁、铝、铜等板状的金属构成，在两端部以及中央部间，具有比这两端部以及中央部低一阶的阶梯部121a。在阶梯部121a的中央形成了圆形的贯通孔121b。母线121通过插入成型或嵌入等机械性地固定在树脂板122上。 

单体电池密封部件124由EPDM等橡胶构成，通过追加成型或者组装等安装在树脂板122的一侧(底侧)。因此，若在规定的位置将单体电池111和母线121固定连接，则能够通过压缩变形产生反作用力，来发挥必要的气密性。 

端盖密封部件123由EPDM等橡胶构成，通过追加成型或者组装等安装在树脂板122上。因此，若在规定的位置将端盖130和母线板120固定连接，则能够通过压缩变形产生反作用力，来发挥必要的气密性。 

如图5所示，树脂板122在与内包的母线121的阶梯部121a (贯通孔121b)对应的位置形成了数量与单体电池数相同的矩形状的贯通孔122a(同时参照图6、7)。另外，如图6所示，在贯通孔122a周边的固定单体电池111的面侧(底侧)以圆环状形成了用于安装电池单元密封部件124的(定位以及防止错位用的)凹凸槽122c。 

另一方面，在安装端盖130的面侧，如图5以及图7所示，以矩形状形成了用于安装端盖密封部件123的(定位、防止错位用的)凹凸槽122d。另外，在安装端盖130的面侧的中央以及与之交叉的方向，以分隔各单体电池111的端部间的方式，突出地设置了直线状的突起122e，在中央的突起122e的两侧形成了直线状的凹槽122f。进而，在树脂板122的周缘部，形成了多个用于固定端盖130的安装孔122g。 

另外，如图5～图7所示，在树脂板121的长度方向的中央部，在凹凸槽122c和凹凸槽122d之间，一体形成了具有用于在电池异常时将从单体电池111排出的气体引导到电池模块100的外部的引导孔112h的引导部件122j，引导部件122j在其端侧具有用于安装气体排出管140的管嘴(ferrule)122i(参照图7)。 

作为端盖130，可以使用将铁、铝等金属板冲压成型的端盖、或者由PBT等树脂成型的端盖。如图8所示，端盖130在中央部形成了相对于母线板120向外侧突出的鼓起部130c，在底部具有被折弯成直角，用于将电池模块100固定在车辆或电源装置上的法兰部130a。在中央部的周缘形成了用于固定在母线板120上的固定孔130b，在法兰部130a上形成了用于固定在车辆或电源装置上的固定孔130d。 

端盖130由铆钉或者螺栓等连接部件131固定在连接了电池组110和母线板120的部件上(参照图2)。另外，如图9所示，端盖130与母线板120(严谨地说是还有单体电池111、端盖密封部件123、单体电池密封部件124)共同划定了气体积存空间150。气体积存空间150被密闭着，与形成在引导部件122j上的引导孔122h连通着。 

气体排出管140由橡胶或树脂等成型，如图1所示，从一 个管分支，被进行了分支的端部由卡箍(未图示)固定在引导部件122j的管嘴122i上。因此，端盖130以经母线板120夹着单体电池111的方式被配设在单体电池111的两侧端部上，气体排出管140与引导部件122j的引导孔122h(气体积存空间150)连通着。 

(动作)接着，对本实施方式的电池模块100的电池异常时的动作进行说明。 

根据上述结构，本实施方式的电池模块100能够作为二次电源进行电力的蓄电、供给。此时，例如若由于构成电池组110的单体电池111的过充电、压坏、刺穿等而使内部短路，即在电池异常时，则发电要素112异常发热，从电解液、活性物质等产生气体。若产生气体，则电池壳体113内部的温度、压力上升。若电池壳体113内部压力达到规定的压力值，则气体排出机构115动作，电池壳体113内部和气体积存空间150连通。气体排出机构115的气体排出方向是与母线121、树脂板122、端盖130的各面交叉的方向，从气体排出机构115排出的高温高压的气体经过在母线121上形成的贯通孔121b、树脂板122的贯通孔122a，经气体积存空间150，向端盖130的鼓起部130c喷出。 

图9是模式地表示电池异常时，从气体排出机构115排出的气体的行进方向的图。从气体排出机构115排出的气体与端盖130的鼓起部130c碰撞(冲突)，在气体积存空间150扩散。扩散的气体在气体积存空间150内对流，不久，被设置在树脂板122上的引导孔122h引导，经气体排出管140向电池模块100外排出。 

(效果等)接着，对本实施方式的电池模块100的作用、效果等进行说明。 

本实施方式的电池模块100是具有连接着多个单体电池111的电池组110的电池模块100，具有内包着连接在单体电池111间的母线121的母线板120、和覆盖母线板120的端盖130，是使用端盖130而被搭载着固定在车辆或电源装置上的电池模块。即，将覆盖已 内包了连接在单体电池111间的母线121的母线板120并相对于高电压而作为保护罩发挥功能的端盖130和用于将电池模块固定在车辆或电源装置上的法兰部130a做成一体部件。因此，根据电池模块100，能够维持安全性(模块整体的强度、耐热性、降低对配置在电池模块100的周围的装置等的影响)，同时，减少构成部件数量，谋求小型化。 

另外，在本实施方式的电池模块100中，单体电池111在安装着母线121的面侧具有气体排出机构115，母线121以及树脂板122在与单体电池111的气体排出机构115相向的面上分别形成了贯通孔121b、贯通孔122a。因此，树脂板122不会直接接受从单体电池111排出的气体，能够降低树脂板122的成本、强度、耐热性。 

进而，在本实施方式的电池模块100中，端盖130是由金属制或者树脂制成的。在为金属制的情况下，因为由用于保持电池的强度高的部件直接接受刚刚从单体电池111排出后的高温高压的气体的热和压力，能够使功能重复，所以能够降低成本、重量。另外，在为树脂制的情况下，能够进一步降低重量。 

另外，在本实施方式的电池模块100中，在树脂板122的贯通孔122a的周边形成了凹凸槽122c。因此，能够防止由于与气体同时从单体电池111排出的电解液在单体电池111的端子部间成为导电体而产生的单体电池111间的短路。 

进而，在本实施方式的电池模块100中，在端盖130上形成了相对于母线板120向外侧突出的鼓起部130c。因此，能够形成与使从单体电池111排出的高温高压的气体扩散相应的气体积存空间150，能够降低相对于端盖密封部件123、单体电池密封部件124等密封部件的负荷。 

再有，在本实施方式的电池模块100中，在树脂板122和单体电池111之间配置了防止气体用(以及防止液体泄漏用)的单体电池密封部件124。因此，能够产生使从单体电池111排出的高温高压气体以及电解液停留在气体积存空间150中。 

另外，在本实施方式的电池模块100中，母线板120具有 将从单体电池111排出的气体引导到电池模块外的引导部件122j。因此，能够将从单体电池111排出的高温高压的气体(以及电解液)迅速地从电池模块排出，能够降低所需要的密封部件的强度、耐热性，同时，能够减小气体积存空间150，能够谋求电池模块的小型化。 

进而，在本实施方式的电池模块100中，端盖130经母线板120，以夹着单体电池111的方式被配设在单体电池111的两侧端部上，具有用于使引导部件122j的引导孔122i之间连通，将从单体电池111排出的气体排出到电池模块外的气体排出管140。因此，在电池异常时，能够从适当的方向将从单体电池111排出的高温高压的气体(以及电解液)排出到电池模块外。 

另外，在本实施方式中，例示了车辆用的电池模块100，但本发明是不限定于此的，能够广泛地适用于需要大电流充放电的电源系统。另外，在本实施方式中，例示了将八个单体电池111串联连接的电池模块100，但本发明是不被限制于电池模块100的构成、连接(串联、并联)的。例如，当然也可以改变单体电池111的数量，可以对构成电池组110的单体电池的数量、配置排列、方向进行适当的变更。 

另外，在本实施方式中，对单体电池111例示了圆筒型锂二次电池，但本发明是不限定于此的。例如，也可以将单体电池的形状作为方形、多边形，也可以使用由复合薄膜外包装的二次电池。另外，除锂二次电池以外，也可以使用镍氢电池等其它的二次电池。 

进而，在本实施方式中，对端盖130的向车辆或电源装置安装用的法兰部130a，例示了最简单的折弯成直角的法兰部(端盖整体为截面L字状的结构)，但本发明是不限制于此的，例如，对法兰部130a也可以使用通道状的法兰部。另外，例示了用于固定在车辆或电源装置上，进而与需要相应地固定在电池箱、混合单元等上的固定孔130d，但是，并不限于此，例如，也可以使用与螺母等安装用部件成为一体的法兰部。 

另外，在本实施方式中，表示了在电池模块100的侧面设 置一个气体排出管140的例子，但本发明当然不限制于此。例如，也可以在本实施方式的配置了气体排出管140的电池模块100的侧面的相反侧再设置一个气体排出管，也可以不限于一个排出口地设置多个排出口。另外，也可以与电池模块100的用途相应地，适当变更排出方向、气体排出管140的位置。 

产业上的利用可能性

本发明因为是提供一种能够在确保安全性的同时能够小型化的电池模块，所以有助于电池模块的制造、销售，因此具有产业上的利用可能性。 

Claims (9)

1.一种电池模块，所述电池模块具有电气性地连接着多个单体电池的电池组，其特征在于，具有：

以夹入上述多个单体电池的方式配置在上述多个单体电池的端部、机械性地固定着电气性地连接在上述单体电池间的母线的母线板；

对上述母线板的与上述多个单体电池侧相反的一侧进行覆盖的端盖，

在上述母线板与上述端盖之间，形成了将从上述单体电池经上述母线板排出的气体排出的气体排出部，

在上述母线板上，形成了将排出到上述气体排出部的气体引导到外部的气体引导部件，

在上述端盖上，安装了用于固定电池模块的固定部。

2.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，上述端盖以经上述母线板夹着上述单体电池的方式被配设在上述单体电池的两侧端部。

3.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，上述单体电池在安装着上述母线的面上具有气体排出机构，上述母线以及母线板在与上述气体排出机构相向的面上形成了气体排出用的贯通孔。

4.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，上述端盖是金属制或者树脂制的。

5.如权利要求3所述的电池模块，其特征在于，上述母线板在上述贯通孔的周边设有凸部或凹部。

6.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，上述端盖相对于上述母线板形成了向外侧突出的鼓起部。

7.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，在上述母线板和上述单体电池之间以及上述母线板和上述端盖之间，配置了防止气体泄漏用的密封部件。

8.如权利要求7所述的电池模块，其特征在于，还具有用于使上述气体引导部件间连通，将从上述单体电池排出的气体排出到电池模块外的排出部件。

9.如权利要求7所述的电池模块，其特征在于，在上述母线板和上述端盖之间形成了由两者划定的空间，在电池异常时，从上述单体电池排出的气体与上述端盖碰撞，经上述空间，被上述气体引导部件引导。

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